一般晶体的结合，可以概括为
\begin{itemize}
    \item 离子性结合
    \item 共价结合
    \item 金属性结合
    \item 德瓦耳斯结合
\end{itemize}
四种不同的基本形式。实际晶体的结合是以这四种基本结合形式为基础的，但是，可以具有复杂的性质，
不仅一个晶体可以兼有几种结合形式，而且，由于不同结合形式之间存在着一定的联系，
实际晶体的结合可以具有两种结合之间的过渡性质。
\begin{definition}[][离子性结合]
    \textbf{ionic binding}\quad 靠这种形式结合的晶体称为离子晶体或极性晶体。
    这种结合的基本特点是以离子而不是以原子为结合的单元，
    它们的结合就是靠了离子之间的库仑吸引作用。虽然，同电性的离子之间存在着排后作用，但由于在离子晶体的典型晶格
    （如NaCl晶格，CsCI品格）中，正负离子相同排列，使每一种离子以异号的离子为近邻，因此，库仑作用总的效果是吸引的。
\end{definition}
最典型的离子晶体就是周期表中IA族的碱金属元素Li,Na,K,Rb,Cs和VIB族的卤族元素F,CI,Br,I之间形成的化合物

典型的离子晶体如NaCl，正负离子的电子都具有满壳层的结构。
库仑作用使离子聚合起来，但当两个满壳层的离子相互接近到它们的电子云发生显著重叠时，就会产生强烈的排尽作用。
这种排尽力的产生可以追潮到泡利原理。例如，我们知道，根据托马斯-费米统计方法，电子云的动能正比于（电子云密度），
相邻离子接近时发生电子云重叠使电子云密度增加，从而使动能增加，
表现为强烈的排压作用，实际的离子晶体便是在邻近离子间的排后作用增强到和库公吸引作用相抵而达到平衡，离子性结合要求正负离子相间排列，因此，在晶格结构上有明显的反映NaCl和CsCI结构便是两种最简单和常见的离子晶体结构
\begin{definition}[][共价结合]
    \textbf{covalent binding}\quad 以共价结合的晶体称为共价品体或同极晶体.
    共价结合是靠两个原子各贡献一个电子，形成所谓共价键。氢分子是靠共价键结合的典型例子。
    共价结合有两个基本特征：“饱和性”和“方向性”
\end{definition}

实际上，共价键的现代理论正是由氢分子的量子理论开始的。
我们知道，根据量子理论，两个氢原子各有一个电子在1s轨道上，可以取正或反自旋，两个原子合在一起时，
可以形成两个电子自旋取向相反的单重态，或自旋取向相同的三重态，
如图2-1表示单重态和三重态的电子云分布（图示为等电子云密度线）。
单重态中，自旋相反的电子在两个核之间的区域有较大的密度，在这里它们同时和两个核有较强的吸引作用，
从而把两个原子结合起来这样一对为两个原子所共有的自旋相反配对的电子结构称为共价键.
\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.9\textwidth]{figure/HydrogenMolecularElectronCloudIsopydensityLineDiagram20240822113029.jpg}
    \caption{氢分子电子云等密度线图\label{fig:HydrogenMolecularElectronCloudIsopydensityLineDiagram20240822113029}}
\end{figure}
\begin{definition}[][金属性结合]
    \textbf{metallic bond}\quad 金属性结合的基本特点是电子的公有化
    来属于各原子的价电子不再束缚在原子上，而转
    变为在整个晶体内运动，它们的波函数遍及于整
    个晶体。这样，在晶体内部，一方面是由共有化电子形成的负电子云，另一方面是，浸在这个负电子
    云中的带正电的各原子实。晶体的结合主要是靠了负电子云
    和正离子实之间的库仑相互作用。显然体积愈小
    负电子云愈密集，库仑相互作用的库仑能愈低，表明了把原子聚合起来的作用。
    \end{definition}

晶体的平衡是依靠一定的排后作用与以上库仑吸引作用相抵。排后作用有两个来源：
当体积缩小，共有化电子密度增加的同时，它们的动能将增加，就如前面已经指出，
根据托马斯-费米统计方法，动能正比于（电子云密度）。另外，当原子实相互接近到它们的电子云发生显著重叠时，
也将和在离子晶体中一样，产生强烈的排斤作用。

我们所熟悉的金属的特性，如导电性、导热性、金属光泽，都是和共有化电子可以在整个晶体内自由运动相联系的。
金属性结合和前两种结合对比，还有一个重要的特点，就是对晶格中原子
排列的具体形式没有特殊的要求。金属结合可以说首先是一种体积的效应，原子愈紧漆，库仑能就愈低。

由于以上的原因，很多的金属元素采取面心立方或六角密排结构，它们都是排列最密集的晶体结构，配位数（近邻的数目）都是12.
体心立方也是一种比较普通的金属结构，也有较高的配位数8.

金属的一个很重要的特点是一般都具有很大的范性，可以经受相当大的范性形变，
这是金属广泛用为机械材料的一个重要原因。以后，我们将看到范性是和在晶体内部形成原子排列上的不规则性相联系的。
正是由于金属结合对原子排列没有特殊的要求，所以便比较容易造成排列的不规则性。
\begin{definition}[][范德瓦耳斯结合]
    \textbf{van der Waals combination}\quad 范德瓦耳斯结合是一种瞬时的电偶极矩的感应作用.
    \end{definition}
    \begin{figure}[htbp]
        \centering
        \includegraphics[width=0.9\textwidth]{figure/SchematicDiagramOfTheInstantaneousDipoleMomentOfAMolecule20240822124207.jpg}
        \caption{分子瞬时偶极矩示意图\label{fig:SchematicDiagramOfTheInstantaneousDipoleMomentOfAMolecule20240822124207}}
    \end{figure}
简可以结合图2-4两个原子的示意图定性说明产生这种作用的原因。（a）和（b）图分别表示电子运动中两个典型的瞬时状况.
很容易看到, (a)的库仑作用能为负, (b)的库仑能为正,根据量子力学的变分原理,在它们的量子运动中,
统计地讲, (a)的情况出现的概率将略大于(b),因此统计平均吸引作用将占优势.
由于这个缘故,尽管两个原子都是中性的,但是将产生一定平均吸引作用,这就是所谓范德瓦耳斯吸引作用.
具体分析证明,范德瓦耳斯作用可以归结为一个与距离6次方成反比的势能:
\begin{equation*}
    \text {范德瓦耳斯作用}=-\frac{C}{r^6} \text {. }
    \end{equation*}
    